本實(shí)用新型涉及測量定向技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種陀螺全站儀。

背景技術(shù)：

陀螺全站儀作為測量定向的主要裝備廣泛應(yīng)用于隧道貫通測量，井下定向測量，精密導(dǎo)線的檢核測量等。陀螺全站儀的定向原理是，基于高速旋轉(zhuǎn)物體的定軸性及由于地球旋轉(zhuǎn)所引起的進(jìn)動性，使得陀螺儀的轉(zhuǎn)子繞陀螺儀所在地的子午線北方向來回擺動，通過測量擺幅和時間可以計(jì)算出此地的子午線北方向即真北方向。

在井下定向測量中，參見圖1，首先，在地面已知邊CD上求取陀螺全站儀的儀器常數(shù)Δ₁，即在已知點(diǎn)C上安置儀器，測得CD邊的陀螺方位角α_T，由于CD邊的坐標(biāo)方位角α₀已知，同時，可根據(jù)C點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算出C點(diǎn)的子午線收斂角γ₀，從而得到CD邊的地理方位角A₀，即可求取儀器常數(shù)Δ₁＝A₀-α_T＝α₀+γ₀-α_T；其次，在井下定向邊C'D'上測定陀螺方位角α_T井下。并利用已知點(diǎn)C'的坐標(biāo)計(jì)算其子午線收斂角γ_0井下。最后，再次在地面上利用陀螺儀求取儀器常數(shù)Δ₂，可得儀器常數(shù)平均值Δ＝(Δ₁+Δ₂)/2，從而獲得井下定向邊C'D'的坐標(biāo)方位角α_0井下＝α_T井下+Δ-γ_0井下。從而完成了井下定向邊C'D'的定向測量。但是，由于井下環(huán)境復(fù)雜，GPS信號較弱，造成井下測站點(diǎn)C'不易發(fā)現(xiàn)，影響工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型提出一種陀螺全站儀，欲解決井下定向測量中井下測站點(diǎn)不易發(fā)現(xiàn)，影響工作效率的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，現(xiàn)提出的方案如下：

一種陀螺全站儀，包括：處理器，以及分別與所述處理器連接的距離采集模塊、角度采集模塊、顯示模塊和輸入模塊，其中，

所述距離采集模塊用于測定地面測站點(diǎn)與所述陀螺全站儀所在位置之間的水平距離；

所述角度采集模塊用于測定地面已知邊，與穿過地面測站點(diǎn)和所述陀螺全站儀所在位置的直線之間的水平夾角。

優(yōu)選的，所述陀螺全站儀還包括：與所述處理器連接的GPS定位模塊。

優(yōu)選的，所述陀螺全站儀還包括：與所述處理器連接的氣壓傳感器和溫度傳感器。

優(yōu)選的，所述陀螺全站儀還包括：與所述處理器連接的無線傳輸模塊。

優(yōu)選的，所述無線傳輸模塊為：藍(lán)牙模塊、3G模塊或4G模塊。

優(yōu)選的，所述陀螺全站儀還包括：與所述處理器連接的激光測距模塊。

優(yōu)選的，所述顯示模塊為：OLED顯示屏。

優(yōu)選的，所述輸入模塊為：鍵盤。

優(yōu)選的，所述輸入模塊和所述顯示模塊為：觸控屏顯示器。

優(yōu)選的，所述陀螺全站儀還包括：與所述處理器連接的USB接口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

上述技術(shù)方案提供的一種陀螺全站儀，包括：處理器，以及分別與所述處理器連接的距離采集模塊、角度采集模塊、顯示模塊和輸入模塊。距離采集模塊測定地面測站點(diǎn)C與陀螺全站儀所在位置S的水平距離；角度采集模塊測定地面已知邊CD，與穿過地面測站點(diǎn)C和陀螺全站儀所在位置S的直線之間的水平夾角，從而根據(jù)地面測站點(diǎn)C的坐標(biāo)實(shí)時得到陀螺全站儀在井下所處位置的坐標(biāo)，因此，利用距離采集模塊和角度采集模塊對井下測站點(diǎn)C'進(jìn)行點(diǎn)放樣，實(shí)現(xiàn)井下測站點(diǎn)C'的準(zhǔn)確定位。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為陀螺儀定向測量原理圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種陀螺全站儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種陀螺全站儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)施例提供一種陀螺全站儀，參見圖2所示，包括：處理器1，以及分別與所述處理器1連接的距離采集模塊2、角度采集模塊3、顯示模塊4和輸入模塊5。

距離采集模塊2測定地面測站點(diǎn)C與陀螺全站儀所在位置S的水平距離L_CS；角度采集模塊3測定地面已知邊CD，與穿過地面測站點(diǎn)C和陀螺全站儀所在位置S的直線之間的水平夾角θ_CS。水平夾角θ_CS即為將陀螺全站儀所在位置S投影到地面后位置S'后，直線S'C與已知邊CD之間的夾角。

顯示模塊4用于顯示相關(guān)測量信息，以及輸入模塊7的輸入信息。使用者通過輸入模塊7輸入相關(guān)參數(shù)。

地面測站點(diǎn)C與井下測站點(diǎn)C'之間距離為目標(biāo)水平距離L，且地面已知邊CD，與穿過地面測站點(diǎn)C和井下測站點(diǎn)C'的直線之間的水平夾角為目標(biāo)水平夾角θ。利用距離采集模塊2和角度采集模塊3對井下測站點(diǎn)C'進(jìn)行點(diǎn)放樣，實(shí)現(xiàn)了井下觀測點(diǎn)C'的準(zhǔn)確定位。

利用距離采集模塊2和角度采集模塊3對井下測站點(diǎn)C'進(jìn)行點(diǎn)放樣的原理為，通過坐標(biāo)正算實(shí)時得到陀螺全站儀在井下所處位置S的平面坐標(biāo)(X_S，Y_S)，

X_S＝X_C+L_CS*COS(α₀+θ_CS)

Y_S＝Y(jié)_C+L_CS*SIN(α₀+θ_CS)

其中，(X_C，Y_C)為地面測站點(diǎn)C的平面坐標(biāo)，α₀為地面已知邊CD的坐標(biāo)方位角，θ_CS為地面已知邊CD與穿過地面測站點(diǎn)C和陀螺全站儀在井下所處位置S直線之間的水平夾角。

當(dāng)陀螺全站儀所處位置S的平面坐標(biāo)(X_S，Y_S)與井下測站點(diǎn)C'的平面坐標(biāo)(X _C'，Y _C')一致或在誤差范圍內(nèi)時，確定陀螺全站儀的當(dāng)前位置即為井下測站點(diǎn)C'。通過高斯反算得到井下測站點(diǎn)C'的經(jīng)緯度，進(jìn)行后續(xù)定向測量。

本實(shí)施例提供一種陀螺全站儀，參見圖3所示，包括：處理器1，以及分別與所述處理器1連接的距離采集模塊2、角度采集模塊3、顯示模塊4、輸入模塊5、GPS定位模塊6、氣壓傳感器7、溫度傳感器8、無線傳輸模塊9、激光測距模塊10和USB接口11，其中，GPS定位模塊6設(shè)置在陀螺全站儀的中心位置，用于獲取陀螺全站儀所在位置的經(jīng)緯度，精確定位陀螺全站儀的地理位置信息。當(dāng)陀螺全站儀位于地面測站點(diǎn)C時，利用GPS定位模塊接收到的衛(wèi)星信號測定地面測站點(diǎn)C的經(jīng)緯度，實(shí)現(xiàn)地面測站點(diǎn)C的準(zhǔn)確定位，從而求取地面測站點(diǎn)C的子午線收斂角γ₀。當(dāng)陀螺全站儀位于井下時，由于GPS衛(wèi)星信號較弱，利用距離采集模塊2和角度采集模塊3對井下測站點(diǎn)C'進(jìn)行點(diǎn)放樣，實(shí)現(xiàn)了井下觀測點(diǎn)C'的準(zhǔn)確定位。

氣壓傳感器7用于檢測氣壓，并將檢測的氣壓數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器1。溫度傳感器8用于檢測環(huán)境中的溫度，并將檢測的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器1。從而便于對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行氣壓和溫度修正。氣壓傳感器7和溫度傳感器8實(shí)時測量溫度和氣壓，更新處理器的溫度和氣壓數(shù)據(jù)。相對于手動輸入溫度和氣壓，自動獲取溫度和氣壓更方便，且可隨天氣變化而實(shí)時變化。

無線傳輸模塊9用于與遠(yuǎn)程終端進(jìn)行無線通信，處理器1通過無線傳輸模塊9與遠(yuǎn)程終端建立連接，接收遠(yuǎn)程終端發(fā)送的數(shù)據(jù)，以及將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程終端中。遠(yuǎn)程終端可以為計(jì)算機(jī)、手機(jī)等。具體的，無線傳輸模塊9可以為藍(lán)牙模塊、3G模塊或4G模塊。通過無線傳輸模塊9將地面已知點(diǎn)C和D，以及井下已知點(diǎn)C'的高斯平面坐標(biāo)輸入到處理器1中，且可以將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，避免了人為輸出造成的誤差。

激光測距模塊10用于測量全站儀的高度，精確地測量陀螺全站儀自身高度，提高了高度測量精確度，同時有效降低了勞動強(qiáng)度，提高了效率。

USB接口11用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出，當(dāng)無線傳輸模塊9出故障時，還可采用USB接口11。

具體的，所述顯示模塊4為：OLED顯示屏。OLED顯示屏使用溫度范圍廣，能適應(yīng)高低溫環(huán)境。輸入模塊5為鍵盤。輸入模塊5和顯示模塊4可以是一體式結(jié)構(gòu)的觸控屏顯示器。

下面對利用本實(shí)施例提供的陀螺全站儀進(jìn)行井下定向測量的過程進(jìn)行說明：

(1)利用無線傳輸模塊9將地面已知點(diǎn)C和D，以及井下已知點(diǎn)C'的平面坐標(biāo)發(fā)送至處理器1。

(2)在地面測站點(diǎn)C架設(shè)陀螺全站儀，利用激光測距模塊10對自身高度進(jìn)行測量；同時利用溫度傳感器8和氣壓傳感器7對當(dāng)前的溫度，氣壓進(jìn)行自動的測定，并將結(jié)果傳輸?shù)教幚砥?；然后測定陀螺全站儀常數(shù)Δ＝α₀+γ₀-α_T。

(3)將陀螺全站儀搬入井下，利用距離采集模塊2和角度采集模塊3對井下測站點(diǎn)C'進(jìn)行點(diǎn)放樣，實(shí)現(xiàn)了井下觀測點(diǎn)C'的準(zhǔn)確定位。在井下測站點(diǎn)C'架設(shè)陀螺全站儀，利用激光測距模塊10對自身高度進(jìn)行測量；利用溫度傳感器8和氣壓傳感器7對當(dāng)前的溫度，氣壓進(jìn)行自動的測定，并將結(jié)果傳輸?shù)教幚砥?；然后測量井下定向邊C'D'陀螺方位角α_T井下；并利用已知點(diǎn)C'的坐標(biāo)先通過高斯反算得到C'點(diǎn)的經(jīng)緯度，從而計(jì)算C'點(diǎn)子午線收斂角γ_0井下。

(4)將陀螺全站儀搬上地面，按照步驟(2)重新對陀螺全站儀常數(shù)Δ進(jìn)行測定，并求出陀螺全站儀常數(shù)Δ的均值。

(5)利用定向邊坐標(biāo)解算方法公式求取定向邊C'D'的坐標(biāo)方位角。

α_0井下＝α_T井下+Δ-γ_0井下

(6)將求得的數(shù)據(jù)利用利用無線傳輸模塊9進(jìn)行數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。

需要說明的是，所有的相關(guān)數(shù)據(jù)都顯示在顯示模塊4中，以及地面已知點(diǎn)C和D，以及井下已知點(diǎn)C'的平面坐標(biāo)也可以通過輸入模塊5輸入。

在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對實(shí)用新型所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。